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电池储能系统市场2024年或将达200亿至250亿美元

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  • 2018-6-20 10:01:06
根据清洁技术咨询机构Apricum公司的调查,用于固定应用的电池储能系统(BESS)的数量已经开始大幅增长,其中包括公用事业规模和分布式应用。根据最近的估计,预计将从2018年销售额约10亿美元增长到2024年的200亿至250亿美元。

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Apricum公司确定了固定电池储能系统(BESS)增长的三个主要驱动因素:
一是关于电池成本的积极进展。
二是改进的监管框架,这两者都提高了电池竞争力。
三是固定电池储能系统(BESS)是一个不断增长的可寻址服务市场。


1.电池成本

固定电池储能系统(BESS)广泛应用的关键先决条件是在电池寿命期间相关成本的下降。这主要通过削减资本支出,改善业绩或改善融资条件来实现。

资本支出:近年来成本下降幅度最大的固定电池储能系统(BESS)技术是锂离子电池,从2012年的约500-600美元/千瓦时下降到目前300-500美元/千瓦时。这主要是由于该技术在诸如“3C”行业(计算机、通信、消费电子)和电动汽车等移动应用中的主导地位以及由此带来的制造规模经济。在此背景下,特斯拉公司计划通过其在内华达州的35吉瓦时/千瓦的“Giga-Factory”工厂的生产进一步降低锂离子电池的成本。美国储能电池制造商Alevo公司也宣布了类似的计划,计划将一家废弃的卷烟厂改造成一个16吉瓦时的电池生产工厂。

如今,大多数储能技术创业公司都在致力于采用低资本支出的其他方法。他们意识到将很难满足锂离子电池的生产量,像Eos、Aquion或Ambri这样的公司正在设计他们的电池,以便从一开始就满足一定的成本要求。这可以通过为电极、质子交换膜和电解质使用大量廉价的原材料以及高度自动化技术,并将其生产外包给全球规模的生产制造承包商(如富士康)来实现。因此,Eos公司表示其兆瓦级系统的价格仅为160美元/千瓦时。

另外,创新采购可以帮助降低固定电池储能系统(BESS)的投资成本。例如,博世、宝马和瑞典公用事业公司Vattenfall公司正在安装基于宝马i3和ActiveE轿车使用的锂离子电池的2MW/2MWh固定式储能系统。

性能:电池的性能参数可以通过制造商和运营商的努力得到改善,以降低电池储能系统(BESS)的成本。电池的寿命(生命周期和循环寿命)显然对电池的经济性有很大的影响。在制造水平上,通过向活性化学品添加专有添加剂以及改进生产工艺以达到更加均匀一致的电池质量,可以延长工作寿命。

显然,电池应始终有效地工作在其设计的操作范围内,例如,当涉及放电深度(DOD)时。通过限制应用中可能的放电深度(DOD)或通过使用容量高于要求的系统可以显著延长循环寿命。通过严格的实验室测试获得的最佳操作限制的详细知识,以及具有适当的电池管理系统(BMS)是一大优势。往返效率损失主要是由于电池单体化学中固有的滞后现象造成的。而采用适当的充电或放电速率,以及保持良好的放电深度(DOD)有助于保持高效率。

此外,电池系统的部件(冷却、加热或电池管理系统待)所消耗的电能影响效率并应保持在最小值。例如,通过向铅酸电池添加机械元件以防止枝晶形成,可以缓解电池容量随时间推移的退化。

融资条件:固定电池储能系统(BESS)项目的银行业务往往受到有限的业绩记录以及融资机构在电池储能领域的性能、维护和商业模式方面的经验不足的影响。电池储能系统(BESS)项目的供应商和开发商应该尝试改善投资条件,例如,通过标准化保修努力或通过实施电池的全面测试流程等。

总的来说,随着上述资本开支下降和电池数量不断增加,投资者的信心将会增加,其融资成本将下降。

2.监管框架

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WEMAG/Younicos公司部署的电池储能系统

像所有进入成熟市场的相对新生的技术一样,电池储能系统(BESS)在一定程度上依赖于有利的监管框架。至少这意味着电池储能系统(BESS)没有市场参与的障碍。在理想情况下,**部门将看到固定存储系统的价值并相应地激励其应用。

消除其应用障碍影响的一个例子是美国联邦能源管理委员会(FERC)颁布的第755号令,其要求ISOs3和RTOs4提供更快、更准确和更高MW-MILIEE55资源的绩效支付。由于独立运营商PJM公司相应于2012年10月对其批发电力市场进行了相应改造,因此储能规模一直在增加,其结果是在美国2014年部署的62兆瓦的储能设备中,三分之二是PJM公司的储能产品。

在德国,购买太阳能和储能系统的住宅用户可以从德国**拥有的开发银行KfW获得低息贷款,并在购买价格上获得高达30%的回扣。迄今为止,这已经促使了大约12000个储能系统的安装,但应该指出的是,另外13000个储能系统是在该程序之外构建的。

2013年,加利福尼亚州的监管机构(CPUC)提出要求,到2020年,公用事业部门必须购买1.325GW的储能容量。该采购计划旨在演示电池如何实现电网现代化,并帮助太阳能和风能的整合。

上述例子都是在储能领域引起重大关注的重大事件。然而,规则中较小的、往往未被注意的变化可能会对电池储能系统(BESS)的区域适用性产生强大的影响。其潜在的例子包括:

通过简单地减少德国主要储能市场的最低容量要求,住宅储能系统将被允许作为虚拟电厂参与,进一步加强了分布式电池储能系统(BESS)的商业案例。

2009年生效的《欧盟第三次能源改革方案》的核心要素是电力公司的发电和销售业务与其输电网络的分离。在这种情况下,由于一些法律上的不确定性,输电系统运营商(TSO)将被允许运行储能系统的条件并不完全清楚。立法的改进将为电池储能系统(BESS)在电网支持方面的更加广泛应用奠定基础。

3.可寻址服务的市场


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AEG电源解决方案

全球电力市场的具体趋势正在引发日益增长的服务需求,原则上可以采用固定电池储能系统(BESS)服务。其相关趋势是:

由于可再生能源波动性以及在自然灾害期间增加电力供应弹性的原因,电力系统对灵活性的需求日益增加。在这里,储能项目可以提供频率和电压控制,电网拥塞缓解,可再生能源紧固和黑启动等辅助服务。

由于老化或容量不足而导致的发电和输电和配电基础设施的扩建和实施,以及农村地区的电气化增加。在这种情况下,电池储能系统(BESS)可作为推迟或避免基础设施投资的替代方案,用于稳定孤岛电网或提高离网系统中柴油发电机组的效率。

工业、商业和住宅终端用户正在努力应对更高的电费,特别是由于价格变化和需求费用所致。对于(潜在的)住宅太阳能发电业主来说,下降的上网电价会影响经济可行性。此外,电力供应往往不可靠,并且供电质量差。固定式电池可以帮助增加自我消耗,执行“峰值削峰”和“峰值转移”,同时提供不间断电源(UPS)。

显然,为满足这种需求,有各种传统的非储能选择。电池是否构成更好的选择必须根据具体情况进行评估,并且在不同地域之间可能会有很大差异。例如,尽管在澳大利亚和美国德克萨斯州等地有一些积极的商业案例,但这些案例都需要克服远距离输电的问题,德国中等电压水平的典型电缆长度小于10公里,这使得传统的电网扩展在大多数情况下是成本更低的替代方案。

通常,只用电池储能系统(BESS)提供服务是不够的。因此,服务应该结合到“效益叠加”中,以便通过多种机制降低成本并进行补偿。从具有最大收入来源的应用程序开始,首先应该使用备用容量来抓住现场机会并避免像UPS电源那样的监管障碍。对于任何剩余容量,交付给电网的服务(如频率调节)也可以考虑。毋庸置疑,额外的服务不能阻碍主要服务的发展。

对储能市场参与者的影响

上述推动因素的改善将带来新的商业机会以及随之而来的市场增长。然而,消极的事态发展反过来会导致商业模式未能达到甚至失去经济可行性。例如,由于某些原材料出现意外短缺,所预计的成本下降可能无法实现,或者新技术的商业化并未按预期进行。法规的变化可能会形成固定电池储能系统(BESS)无法参与的框架。此外,邻近行业的发展可能会对固定电池储能系统(BESS)产生额外的竞争,例如使用的可再生能源进行频率控制:在某些市场(例如爱尔兰),电网标准已经要求风电场作为主要的电力储备。

因此,企业必须对互密切关注,预测并积极影响电池成本、监管框架和成功参与固定电池储能全球市场的需求。






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